plateform driver and device

本文介绍了Linux内核中的platform总线概念及其作用原理。详细解释了platform总线的定义方式,以及它是如何通过platform_match函数帮助驱动和设备相互匹配的。此外,还介绍了在sys目录下创建设备节点及属性文件的具体步骤。

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platform是内核的一个虚拟总线,它不像usb总线、PCI总线那样真实存在的,platform总线完全是虚拟出来的。我们先看看内核是如何定义这个虚拟总线的:

  struct bus_type platform_bus_type = {

  .name  = "platform",

  .dev_attrs = platform_dev_attrs,

  .match  = platform_match,

  .uevent  = platform_uevent,

  .pm  = &platform_dev_pm_ops,

  };

  bus_type是内核的总线结构体,内核所有的总线都是由这个结构体定义的。 我们只关注name和match这两个成员变量,其中name被赋值为"platform",毋庸置疑,这表示定义了一个名为“platform”的总线。match方法在总线、驱动、设备这三者中扮演着十分重要的角色。

  在这里我简单说一下match方法何时被调用(理解这一点对于理解整个设备驱动模型起到一定的帮助)。当一个驱动挂接到该总线的时候,该总线的match方法被调用,在这里,platform总线的match方法被赋值为platform_match,也就是说platform_match将被调用,platform_match将会帮驱动找到匹配的设备。同样的,当一个设备挂接到该总线时,platform_match也会被调用,platform_match也会帮该设备找到匹配的驱动。用一句话来说就是,platform_match既帮驱动找对象,也帮设备找对象。当驱动和对象匹配上了,platform_match可是会收两家的媒婆钱,黑心的很。

  那么对于platform总线来说,驱动和设备如何挂接到该总线上呢。platform总线分别提供了两个函数给驱动和设备使用。如下所示:

  int platform_driver_register(struct platform_driver *drv)

  int platform_device_register(struct platform_device *pdev)

  很显然platform_driver_register 是给驱动使用的,platform_device_register 是给设备用的。


在sys目录下面建立一个设备节点很简单,一般来说用到两个函数,一个是class_create,还有一个是device_create。这两个函数的配合使用在很多驱动程序里面都可以看到。下面给出这两个函数的原形:

  class_create函数的原形在内核里面有些绕,我稍作了修改便如读者理解,如下所示:

  struct class * class_create(struct module *owner,

  const char *name)

  第一个参数一般填入THIS_MODULE,第二个参数是给这个class起个名字,在sys目录下面有个class目录,假如我这样调用该函数:class_create(THIS_MODULE,"love");那么你将会在/sys/class目录下面看到一个文件名为love的新目录。

  device_create的函数原型如下:

  struct device *device_create(struct class *class, struct device *parent,dev_t devt, void *drvdata, const char *fmt, ...)

  这个函数原型比较复杂,我们一个一个地来说,第一个是前面介绍的class;第二个的用法到时看实际例子;第三个其实就是设备号,我们不打算在/dev目录下面建立设备节点,所以该参数也可以忽略;第四个是要传进去的私有数据,可以给他NULL;最后一个就是给这个device起名字,这个名字最后会成为新目录的文件名。

  我们可以如下所示调用这两个函数:

  struct class * love_class;

  love_class = class_create(THIS_MODULE,"love");

  device_create(love_class,NULL,0,NULL,"haoge");

  这样名字为"haoge"的文件夹就会出现在/sys/class/love的目录下了。

  第二步就是在/sys下面建立属性文件,所谓属性文件就是驱动程序提供给应用程序的控制接口。属性的数据结构如下:

  struct attribute {

  const char  *name;

  mode_t   mode;

  };

  第一个参数当然是给这属性文件起一个文件名,第二个参数设置这个属性文件的读取权限。

  但我们更多的是用device_attribute数据结构,如下所示:

  struct device_attribute {

  struct attribute attr;

  ssize_t (*show)(struct device *dev, struct                                    device_attribute *attr,

  char *buf);

  ssize_t (*store)(struct device *dev, struct                                   device_attribute *attr,

  const char *buf, size_t count);

  };

  可以看到attribute结构是device_attribute结构中的一个成员,另外两个成员函数就是对该属性文件进行读取的方法函数。

<think>我们正在讨论Linux设备模型中的三个关键结构体:platform_device、platform_driverdevice_driver。 它们之间的关系是: 1. platform_device 代表一个具体的平台设备,通常描述SoC上的外设(如I2C控制器、SPI控制器等),它包含设备的资源(如内存地址、中断号等)。 2. device_driver 是一个通用的设备驱动结构体,包含驱动的基本操作(如probe、remove)和设备模型需要的字段。 3. platform_driver 是平台设备驱动,它内嵌了一个device_driver结构体,并扩展了平台设备特有的操作(如平台设备匹配和电源管理)。 具体关系如下: - platform_driver 结构体中包含一个 device_driver 结构体成员(通常命名为driver)。 - platform_driver 通过其内部的 device_driver 成员与内核设备模型关联。 - 当注册一个 platform_driver 时,实际上是通过其内部的 device_driver 注册到总线上(platform_bus_type)。 - platform_device 和 platform_driver 通过名称进行匹配(即platform_device的name字段和platform_driver的id_table或者driver.name匹配)。 - 匹配成功后,会调用 platform_driver 中的 probe 函数。 结构体定义(简化): ```c struct platform_device { const char *name; // 设备名称,用于匹配驱动 int id; struct device dev; // 内嵌的通用设备结构体 // ... 资源信息等 }; struct device_driver { const char *name; // 驱动名称 struct bus_type *bus; // 所属总线 int (*probe)(struct device *dev); // 探测设备 int (*remove)(struct device *dev); // 移除设备 // ... 其他操作 }; struct platform_driver { int (*probe)(struct platform_device *); // 平台设备的探测函数 int (*remove)(struct platform_device *); // 移除函数 struct device_driver driver; // 内嵌的通用设备驱动 const struct platform_device_id *id_table; // 设备匹配表 }; ``` 工作流程: 1. 系统启动时,平台设备(platform_device)通常通过板级文件或设备树被注册到内核。 2. 驱动程序通过调用`platform_driver_register`注册一个platform_driver。 3. 内核的platform总线(platform_bus_type)会尝试将已注册的设备与驱动进行匹配。 4. 匹配依据:platform_driverdriver.name与platform_device的name匹配,或者platform_driver的id_table中的任一条目与platform_device的name匹配。 5. 匹配成功则调用platform_driver的probe函数(注意:实际调用的是platform_driver->driver.probe,但通常这个函数指针被设置为一个内部函数,该内部函数会调用platform_driver->probe,并将device转换为platform_device)。 注意:在platform_driver的初始化中,通常会将device_driver的probe函数设置为一个通用的平台驱动probe函数(例如platform_drv_probe),这个函数会调用platform_driver自己的probe函数。 总结: - platform_device 描述硬件设备。 - platform_driver 包含驱动该硬件设备的函数,并内嵌一个device_driver。 - device_driver 是设备驱动的通用部分,由platform_driver中的driver成员实现。 关系图: platform_driver -> 包含 device_driver platform_device -> 包含 device 在总线上,device_driverdevice进行匹配,而实际上匹配的是platform_device和platform_driver。 §§相关问题§§ 1. 在内核中,platform_device和platform_driver是如何通过名称进行匹配的? 2. 当platform_driver注册时,其内嵌的device_driver的probe函数是如何被设置并最终调用到platform_driver的probe函数的? 3. 设备树(Device Tree)机制下,platform_device是如何被创建和注册的? 4. platform_device结构体中的struct device dev成员与device_driver结构体有何关联? 5. 在platform驱动模型中,为什么需要将device_driver内嵌在platform_driver中,而不是直接使用device_driver?</think>### Linux设备驱动模型核心结构体关系解析 #### 1. **基础层级关系** ```c struct device_driver { // 通用驱动抽象 const char *name; // 驱动名称 struct bus_type *bus; // 所属总线 int (*probe)(struct device *dev); // 探测设备 ... }; struct platform_driver { // 平台设备驱动 int (*probe)(struct platform_device *); struct device_driver driver; // 内嵌通用驱动结构 const struct platform_device_id *id_table; ... }; struct platform_device { // 平台设备实例 const char *name; // 设备名称 struct device dev; // 内嵌设备基类 struct resource *resource; // 设备资源 ... }; ``` #### 2. **关键交互机制** 1. **注册绑定流程** ```mermaid graph LR A[platform_device_register] --> B[注册到platform_bus] C[platform_driver_register] --> D[注册driver到platform_bus] B & D --> E[总线匹配driver.name与device.name] E --> F[调用platform_driver.probe] ``` 2. **结构体内嵌关系** - `platform_driver` 包含 `device_driver` 成员 - `platform_device` 包含 `device` 成员 - 通过`container_of`宏实现父子结构转换: ```c struct platform_device *pdev = container_of(dev, struct platform_device, dev); struct platform_driver *pdrv = container_of(drv, struct platform_driver, driver); ``` #### 3. **功能对比表** | 结构体 | 作用域 | 关键成员 | 生命周期管理 | |------------------|-------------|----------------------------|-------------------| | `device_driver` | 通用驱动模型 | name, bus, probe | 所有设备类型通用 | | `platform_driver`| 平台设备驱动 | driver, probe, id_table | 封装platform特有操作 | | `platform_device`| 平台设备实例 | name, dev, resource | 描述SoC固定资源 | #### 4. **典型驱动开发流程** ```c // 定义平台驱动 static struct platform_driver my_driver = { .probe = my_probe, .driver = { .name = "my_device", // 匹配设备名称 .owner = THIS_MODULE, }, }; // 设备探测函数 static int my_probe(struct platform_device *pdev) { // 1. 获取设备资源 struct resource *res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0); // 2. 映射寄存器 void __iomem *base = devm_ioremap_resource(&pdev->dev, res); // 3. 注册字符设备等操作 ... } // 注册驱动 module_platform_driver(my_driver); ``` #### 5. **设备树(Device Tree)整合** 现代Linux使用设备树替代硬编码`platform_device`: ```dts my_device: my_device@0x12340000 { compatible = "vendor,my-device"; // 匹配驱动 reg = <0x12340000 0x1000>; // 寄存器空间 interrupts = <0 45 4>; // 中断号 }; ``` 驱动通过`of_match_table`匹配: ```c static const struct of_device_id my_of_ids[] = { { .compatible = "vendor,my-device" }, {} }; struct platform_driver my_driver = { .driver = { .of_match_table = my_of_ids, }, }; ```
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